Заботы комиссии ЕС относительно надежности поставок энергоресурсов в Европу и возрождающийся интерес к углю как к стратегически важному топливу полностью согласуются с намерениями большой группы европейских производителей электроэнергии и машиностроителей, еще в 1994 г. приступивших к выполнению объединенного проекта. Этот проект получил название “Усовершенствованный энергоблок с перегревом до 700°С и пылеугольным котлом” (AD700 PF). Задача проекта заключается в том, что в период с 2000 по 2010 г., в течение которого не планируется ввод большого числа новых мощностей, должен быть разработан конкурентоспособный, новейший и высокоэкономичный пылеугольный энергоблок с максимальной температурой пара выше 700°С.
КПД нетто усовершенствованного энергоблока на 700°С (вариант с использованием охлаждающей морской воды) должен быть в диапазоне 53 - 54%.
Технология AD700 в долгосрочном плане ведет к повышению КПД нетто более чем на 15% (абс.) по сравнению со средним для европейских пылеугольных блоков (35%). Даже по сравнению с современными блоками на сверхкритические парамеры (250 бар и 540/560°С), имеющими КПД нетто 44%, новая технология позволит повысить КПД более чем на 6%.
Программа создания материалов для технологии AD700 и демонстрации их свойств такова.
- Новые никельсодержащие суперсплавы для длительной работы при температурах пара 700-720°С. Они предназначены для тонкостенных труб пароперегревателя и промпароперегревателя, толстостенных выходных коллекторов, паропроводов, корпусов и поковок роторов турбины.
- Новые аустенитные сплавы для котельных труб, работающих в диапазоне температур 600 - 700°С, для минимизации использования дорогих суперсплавов.
- Новые ферритно-мартенситные трубные материалы для котельных коллекторов, работающих в температурном диапазоне 600 - 650°С, которые позволят уменьшить использование дорогих суперсплавов.
- Методы изготовления деталей энергоблока из суперсплавов.
- Методы сварки как однородных, так и неоднородных материалов.
- Исследование коррозионного сопротивления новых сплавов, работающих при температурах 700 - 750°С, в существующем котле, сжигающем только уголь или уголь совместно с биомассой.
Предел ползучести через 100 тыс. ч должен быть следующим:
никельсодержащие материалы для труб и паропроводов - 100 МПа при 750°С;
трубы из аустенитного материала - 100 МПа при 700°С;
паропроводы из ферритно-мартенситных материалов - 100 МПа при 650°С.
В проект включены также конструктивные проработки, чтобы оценить возможность уменьшения использования дорогих
Рис. 3. ’’Компактная конструкция” горизонтального котла Siemens
Рис. 5. Графики зависимости выбросов СО2 от КПД нетто при сжигании угля (1), совместном сжигании угля и биомассы (2,3 ) и сжигании природного газа (4):
суперсплавов и, в конечном счете, сделать более привлекательной реализацию разработанного проекта в экономическом аспекте:
для экономии суперсплавов паровые турбины будут перепроектированы или будут разработаны новые методы сварки;
будут разработаны новые котлы и новое общестанционное оборудование (так называемые, “компактные конструкции”), которые позволят существенно сократить длину паропроводов от котла к турбине и снизить капитальные затраты;
будут заново сконструированы в соответствии с повышенными параметрами пара основные узлы, расположенные вне котла и турбины: байпасы, предохранительные клапаны и др.
Первый этап конструктивных проработок показал, что все это будет выполнено без риска снижения простоты, экономичности, высоких показателей по готовности оборудования, уже достигнутых на традиционных энергоблоках.
Технология AD700 будет готова для реализации после 2010 г., а долгосрочной целью (после 2020 г.) является повышение КПД нетто до 55% при максимальной температуре пара 800°С.
